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20.金属镍有广泛的用途.粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,(已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+),下列叙述正确的是(  )
A.阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2++2e-═Ni
B.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Pt
C.电解后,溶液中存在的阳离子只有Fe2+和Zn2+
D.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等

分析 A、阳极失去电子发生氧化反应;
B、粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质做阳极,铜和鉑不失电子沉降电解池底部形成阳极泥;
C、精炼过程中,电解质溶液中一定含有Ni2+
D、阳极失电子的有Fe、Zn、Cu;阴极析出的是铜;依据电子守恒计算分析.

解答 解:A、阳极发生氧化反应,其电极反应式:Ni-2e-=Ni2+,Fe-2e-=Fe2+;Zn-2e-=Zn2+,故A错误;
B、粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质做阳极,铜和铂不失电子沉降电解池底部形成阳极泥,电解后,电解槽底部的阳极泥中有Cu和Pt,故B错误;
C、电解后,溶液中存在的阳离子有H+、Fe2+、Zn2+、Ni2+,故C错误;
D、电解过程中阳极失电子的有Fe、Zn;阴极析出的是镍;依据电子守恒,阳极质量的减少与阴极质量的增加不相等,故D正确;
故选D.

点评 本题考查了电极原理的应用,主要考查电解精炼镍的原理分析判断,题目难度中等.

练习册系列答案
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15.硅是重要的半导体材料,构成了现代电子工业的基础.回答下列问题:
(1)基态Si原子中,电子占据的最高能层符号M,该能层具有的原子轨道数为9、电子数为4.
(2)硅主要以硅酸盐、二氧化硅等化合物的形式存在于地壳中.
(3)单质硅存在与金刚石结构类似的晶体,其中原子与原子之间以共价键相结合,其晶胞中共有8个原子,其中在面心位置贡献3个原子.
(4)单质硅可通过甲硅烷(SiH4)分解反应来制备.工业上采用Mg2Si和NH4CI在液氨介质中反应制得SiH4,该反应的化学方程式为Mg2Si+4NH4Cl=SiH4+4NH3+2MgCl2
(5)碳和硅的有关化学键键能如下所示,简要分析和解释下列有关事实:
化学键C-CC-H
 
C-OSi-SiSi-HSi-O
键能(KJ/mol)
 
356
 
413336226318452 
①硅与碳同族,也有系列氢化物,但硅烷在种类和数量上都远不如烷烃多,原因是C-C键和C-H键较强,所形成的烷烃稳定.而硅烷中Si-Si键和Si-H键的键能较低,易断裂,导致长链硅烷难以生成.
②SiH4的稳定性小于CH4,更易生成氧化物,原因是C-H键的键能大于C-O键,C-H键比C-O键稳定.而Si-H键的键能却远小于Si-O键,所以Si-H键不稳定而倾向于形成稳定性更强的Si-O键.
(6)在硅酸盐中,SiO44-四面体(如下图a)通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式.图b为一种无限长单链结构的多硅酸根;其中Si原子的杂化形式为sp3.Si与O的原子数之比为1:3化学式为SiO32-
9.已知二氧化硅,二氧化硫和二氧化碳都是酸性氧化物,化学性质具有一定的相似性,镁和钠的化学性质也具有一定的相似性.

Ⅰ.用如上图所示装置进行镁和二氧化硫的实验,其中A是制备二氧化硫的发生装置.
(1)选择制取二氧化硫的合适试剂②③(填序号).
①10%的硫酸溶液②80%硫酸溶液③亚硫酸钠固体④亚硫酸钙固体
(2)写出装置B中发生反应的化学方程式:3Mg+SO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+MgS(或2Mg+SO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+S,Mg+S$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$MgS).
装置C中氢氧化钠溶液的作用是吸收过量二氧化硫,防止污染环境.
(3)请在图中画出制备二氧化硫的发生装置,注明仪器名称,固定仪器省略不画.
(4)你认为该装置的不足之处是在A和B之间没有连接一个干燥装置、C装置未与大气相通、在镁下方未垫一个不锈钢片、镁与玻璃管反应、未设计一个防倒吸装置(任写2条).
Ⅱ.某研究性学习小组进行了“实验室制硅”的研究,查阅资料知:①工业上在高温时用碳还原二氧化硅可制得硅;②镁在点燃的条件下即可与二氧化硅反应;③金属硅化物与稀硫酸反应生成硫酸盐与四氢化硅;④四氢化硅在空气中自燃.
他们在实验报告中记录着:“…选用合适的物质在适宜的条件下充分反应,再用足量稀硫酸溶解固体产物;然后过滤,洗涤,干燥,最后称量…在用稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花,其产率也只有预期值的63%左右.”
(5)该小组“实验室制硅”的化学方程式是2Mg+SiO2$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$2MgO+Si.
(6)你估计“用稀硫酸溶解固体产物时,发现有爆鸣声和火花:的原因是金属镁与生成的硅继续反应生成硅化镁,硅化镁与稀硫酸反应生成的SiH4可自燃.

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